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1 燃气涡轮发动机的应用 1

1.0 引言 1

1.1 燃气轮机与柴油机的比较 1

1.2 发电应用 3

1.2.1 发电应用的主要分级 3

1.2.2 电网系统 3

1.2.3 备用发电机组 3

1.2.4 小型热电联供燃气轮机 5

1.2.5 大型热电联供燃气轮机 6

1.2.6 专门为电网系统供电的应用 7

1.2.7 闭式循环 8

1.3 工业机械驱动的应用 9

1.3.1 天然气和石油管道系统 9

1.3.2 动力需求 10

1.4 机动车辆应用 10

1.4.1 燃气轮机与活塞发动机 10

1.4.2 汽油发动机与柴油机 11

1.4.3 机动车辆的主要分级 11

1.4.4 机动车辆的功率需求 12

1.4.5 齿轮传动的需要 13

1.4.6 普通和豪华家用轿车 14

1.4.7 混合动力车 15

1.4.8 跑车和高速赛车 16

1.4.9 卡车 16

1.4.10 主战坦克 17

1.5 船舶应用 17

1.5.1 船舶主要分级 18

1.5.2 船舶动力需求 19

1.5.3 发动机载荷特性 20

1.5.4 CODAG、CODOG、COGAG和CODLAG推进系统 21

1.5.5 气垫船 22

1.5.6 单体巡逻艇和豪华游艇 22

1.5.7 高速船 22

1.5.8 大型集装箱和超级油轮 23

1.5.9 攻击型潜艇和弹道导弹潜艇 23

1.5.10 护卫舰、驱逐舰和轻型航空母舰 23

1.5.11 大型航空母舰 24

1.6 飞机应用——推进系统需求 24

1.6.1 飞行力学 25

1.6.2 飞行任务和飞机推力需求 26

1.6.3 根据要求的飞行状态选择发动机构型 27

1.7 桨轴驱动航空器——涡轮螺旋桨和涡轮轴发动机 29

1.7.1 轴功率和推力推进飞机的动力需求对比 29

1.7.2 轴功率动力航空器的主要分级 29

1.7.3 固定翼飞机 30

1.7.4 旋翼机 30

1.8 推力推进航空器——涡轮风扇、涡轮喷气和冲压喷气发动机 31

1.8.1 推力推进航空器的主要分级 31

1.8.2 无人飞行器系统 32

1.8.3 亚声速商用飞机和军用教练机 32

1.8.4 超声速民用运输机和先进战斗机 33

1.8.5 冲压发动机推进导弹 33

1.9 辅助动力装置（APU） 34

1.9.1 燃气涡轮发动机与活塞发动机 34

1.9.2 主要等级飞机的APU功率需求 34

1.9.3 APU的各种构型 35

2 工作包线 53

2.0 引言 53

2.1 环境包线 53

2.1.1 国际标准 53

2.1.2 环境压力与压力高度 54

2.1.3 环境温度 54

2.1.4 相对密度与声速 54

2.1.5 比湿与相对湿度 55

2.1.6 工业燃气轮机 55

2.1.7 机动车辆燃气轮机 56

2.1.8 船舶燃气轮机 56

2.1.9 航空发动机 56

2.2 安装压力损失 56

2.2.1 工业燃气轮机 57

2.2.2 机动车辆燃气轮机 57

2.2.3 船舶燃气轮机 57

2.2.4 航空发动机 57

2.3 飞行包线 57

2.3.1 主要航空器类型的典型飞行包线 57

2.3.2 自由气流总压和总温 60

2.3.3 雷诺数比 60

2.3.4 飞行速度定义 61

3 干空气、燃烧产物和其他工质的性质及图表 94

3.0 引言 94

3.1 气体的基本性质 94

3.1.1 完全气体的状态方程 94

3.1.2 分子量和摩尔数 95

3.1.3 定压热容CP和定体热容CV 95

3.1.4 气体常数R 95

3.1.5 热容比γ 95

3.1.6 动力黏度VIS和雷诺数 95

3.2 关键热力学参数 96

3.2.1 总温或滞止温度T 96

3.2.2 总压或滞止压力P 96

3.2.3 比焓H 96

3.2.4 比熵S 97

3.3 干空气与燃烧产物的组分 97

3.3.1 干空气 97

3.3.2 燃烧产物 97

3.4 CP、γ、比焓和比熵的计算方法 98

3.4.1 恒定的CP和γ标准值 98

3.4.2 基于平均温度的CP和γ值 98

3.4.3 比焓和比熵——干空气、煤油或柴油 98

3.4.4 比焓和比熵——天然气 99

3.5 气体的基本性质和热力学性质数据库 99

3.5.1 分子量和气体常数 99

3.5.2 热容和热容比 100

3.5.3 比焓和比熵 100

3.5.4 动力黏度 100

3.6 关键热力学参数之间的关系图表 100

3.6.1 可压缩流曲线，“Q”曲线 100

3.6.2 燃烧温升图 101

3.6.3 压气机和涡轮的等熵与多变效率转换 102

3.6.4 干空气的温熵图 102

3.6.5 主要发动机循环的温熵示意图 103

4 无量纲、准无量纲、换算和缩放参数组 132

4.0 引言 132

4.1 参数组的重要性 132

4.2 参数组图表描述 133

4.2.1 参数组图表 133

4.2.2 无量纲参数组 133

4.2.3 准无量纲参数组 133

4.2.4 换算的参数组 133

4.2.5 缩放参数组 134

4.2.6 组合参数组 134

4.3 应用实例 134

4.3.1 部件特性 134

4.3.2 发动机稳态非设计点性能 134

4.3.3 发动机试验数据组别间的比较 136

4.3.4 发动机和部件设计的缩放 136

4.3.5 其他工作流体 137

4.3.6 发动机瞬态性能 137

4.4 二阶影响——稳态性能 138

4.4.1 P1效应——雷诺数 138

4.4.2 T1效应 138

4.4.3 可变几何特征 139

4.4.4 热交换器 139

4.4.5 进口和出口条件 139

4.4.6 推力发动机的外部功率提取 139

4.4.7 湿度和水或者蒸汽的注入 139

4.5 二阶影响——发动机缩放 140

4.6 二阶影响——瞬态性能 140

4.6.1 吸放热 140

4.6.2 容积效应 140

4.6.3 几何尺寸变化 140

4.7 为什么发动机部件和发动机都遵从参数组关系 140

4.7.1 部件基本性能 140

4.7.2 对发动机匹配的延伸 141

5 燃气涡轮发动机部件 147

5.0 引言 147

5.1 轴流压气机设计点性能和基本尺寸的确定 147

5.1.1 构型与速度三角形 148

5.1.2 缩放已有的压气机设计 150

5.1.3 效率 150

5.1.4 基本尺寸确定的指导 151

5.1.5 基本效率和尺寸确定准则的应用 153

5.1.6 叶片设计 153

5.2 轴流压气机——非设计点性能 154

5.2.1 压气机特性图 154

5.2.2 缩放已有压气机设计线性对特性图的影响 155

5.2.3 雷诺数和T1的影响 155

5.2.4 工质的变化 156

5.2.5 将压气机特性图装入发动机非设计点性能模型——β线 156

5.2.6 喘振、旋转失速和锁定失速 157

5.2.7 多级压气机匹配 160

5.2.8 进口气流角的影响——VIGV 161

5.2.9 操作放气阀 161

5.2.10 进口压力和温度畸变 162

5.2.11 低转速区域特性图的特殊性 163

5.2.12 改变叶尖间隙的影响 164

5.2.13 对特性图加载因子和增量 165

5.2.14 压气机台架试验 165

5.2.15 颤振 165

5.3 离心压气机——设计点和基本尺寸的确定 166

5.3.1 构型和速度三角形 166

5.3.2 缩放已有的离心压气机 167

5.3.3 效率 167

5.3.4 基本尺寸确定的指导 167

5.3.5 基本效率和尺寸确定准则的应用 169

5.3.6 离心压气机与轴流压气机对比 169

5.3.7 适合于轴流和离心压气机的流量范围 170

5.4 离心压气机——非设计点性能 171

5.4.1 叶尖间隙影响 171

5.4.2 叶型失速、喘振、旋转失速和三级失速 171

5.4.3 颤振 171

5.5 风扇——设计点和基本尺寸的确定 172

5.5.1 构型 172

5.5.2 缩放已有风扇 172

5.5.3 效率 172

5.5.4 涵道比 173

5.5.5 基本尺寸确定的指导 173

5.5.6 基本尺寸确定准则的应用 175

5.6 风扇——非设计点性能 175

5.6.1 中间状态转速下涵道比的变化和风扇复式特性图 175

5.6.2 将风扇特性图装入非设计点性能模型 175

5.7 燃烧室——设计点性能及基本尺寸的确定 176

5.7.1 构型 176

5.7.2 缩放已有的燃烧室设计和无量纲参数 179

5.7.3 燃烧效率 179

5.7.4 压力损失 180

5.7.5 燃烧室温升 180

5.7.6 基本尺寸确定的指导 180

5.7.7 基本效率和尺寸确定准则的应用 183

5.7.8 工业燃气轮机的干式低排放燃烧系统 183

5.8 燃烧室——非设计点性能 184

5.8.1 效率和温升 184

5.8.2 压力损失 184

5.8.3 燃烧室稳定性 185

5.8.4 贫油熄火与环境条件和飞行马赫数的关系 185

5.8.5 起动与再起动——点火、联焰及再点火 185

5.8.6 燃烧室台架试验 186

5.8.7 工业干式低排放系统 187

5.9 轴流式涡轮——设计点性能和基本尺寸的确定 187

5.9.1 构型和速度三角形 188

5.9.2 缩放已有的涡轮 189

5.9.3 效率 189

5.9.4 基本尺寸确定的指导 190

5.9.5 基本效率和尺寸确定准则的应用 191

5.10 轴流涡轮——非设计点性能 192

5.10.1 涡轮特性图 192

5.10.2 线性缩放涡轮对特性图的影响 193

5.10.3 雷诺数和进口温度的影响 193

5.10.4 工质的变化 193

5.10.5 将涡轮特性图装入发动机非设计点模型 193

5.10.6 进气气流角的影响——可调面积NGVs 194

5.10.7 低转速区域特性的特点 194

5.10.8 叶尖间隙变化的影响 195

5.10.9 对特性图加载因子和增量 195

5.10.10 涡轮台架试验 195

5.11 径流式涡轮——设计 195

5.11.1 构型和速度三角形 195

5.11.2 缩放现有设计 196

5.11.3 效率 197

5.11.4 基本尺寸确定的指导 197

5.11.5 基本效率与尺寸确定准则的应用 199

5.11.6 径流式涡轮与轴流式涡轮的对比 199

5.11.7 径流式涡轮与轴流式涡轮的流通能力范围 199

5.12 径流式涡轮——非设计点性能 200

5.13 流管——设计 200

5.13.1 在面积变化但无做功或热传递的流管中的亚声速流动 200

5.13.2 在面积变化但无做功或热传递的流管中的超声速流动 201

5.13.3 构型 203

5.13.4 缩放已有的流管设计 205

5.13.5 流管压力损失 205

5.13.6 航空发动机进气道——冲压恢复系数和效率 207

5.13.7 航空发动机推进喷管的额外设计考虑 207

5.13.8 基本尺寸参数 208

5.13.9 基本压力损失和尺寸确定准则的应用 209

5.14 流管——非设计点性能 209

5.14.1 损失系数λ 209

5.14.2 压力损失——除航空发动机进气道之外的所有流管 210

5.14.3 冲压恢复系数——航空发动机进气道 210

5.14.4 推进喷管的特征 210

5.15 空气系统、涡轮导叶和动叶冷却——设计点性能 210

5.15.1 构型 210

5.15.2 常规空气系统流量的量级 211

5.15.3 涡轮叶片和NGV冷却流量的量级 212

5.15.4 设计点计算中的空气系统流量 212

5.15.5 空气系统流量量级的估算 215

5.16 空气系统——非设计点性能 215

5.16.1 流量的建模 215

5.17 机械损失——设计点性能及基本量级的确定 215

5.17.1 轴承——构型、功率损失及其基本量级确定准则 215

5.17.2 风阻——机理和功率损失 216

5.17.3 机械效率 216

5.17.4 发动机附件——功率提取及其基本量级确定准则 216

5.17.5 齿轮箱 217

5.17.6 基本效率及其量级确定准则的应用 217

5.18 机械损失——非设计点性能 217

5.18.1 机械效率 217

5.18.2 发动机附件 217

5.18.3 齿轮箱 218

5.19 混合器——设计点性能和基本尺寸 218

5.19.1 构型 218

5.19.2 缩放已有混合器 219

5.19.3 总推力、净推力和SFC的改进 219

5.19.4 混排涡扇发动机的最佳风扇压比 220

5.19.5 基本尺寸确定的指导 220

5.19.6 基本效率和尺寸确定准则的应用 221

5.20 混合器——非设计点性能 221

5.20.1 非设计点工作 221

5.20.2 非设计点性能模拟 221

5.21 加力燃烧室——设计点性能和基本尺寸的确定 221

5.21.1 构型 222

5.21.2 缩放已有的加力燃烧室设计及无量纲性能 223

5.21.3 效率 223

5.21.4 温升 223

5.21.5 压力损失 223

5.21.6 推力增益和SFC的恶化 224

5.21.7 基本尺寸参数 224

5.21.8 基本效率和尺寸确定准则的应用 225

5.22 加力燃烧室——非设计点性能 225

5.22.1 加力工作状态 225

5.22.2 可调面积推进喷管 226

5.22.3 温升、效率、压力损失和壁面冷却 227

5.22.4 稳定性 227

5.23 热交换器——设计点性能和基本尺寸的确定 227

5.23.1 构型 228

5.23.2 热交换器的缩放 229

5.23.3 间壁式回热器——效能、压力损失和基本尺寸 229

5.23.4 蓄热式回热器——效能、压力损失、漏气和基本尺寸 230

5.23.5 间冷器——效能和压力损失 230

5.23.6 间冷器的尺寸确定 231

5.23.7 间壁式与蓄热式回热器的比较 231

5.23.8 基本效率和尺寸确定准则的应用 231

5.24 热交换器——非设计点性能 232

5.24.1 效能 232

5.24.2 压力损失 232

5.24.3 蓄热式回热器的漏气 232

5.25 交流发电机——设计点性能 233

5.25.1 构型 233

5.25.2 缩放已有交流发电机设计 233

5.25.3 频率和电压 233

5.25.4 功率输出、电流和效率 234

5.25.5 极惯性矩 234

5.26 交流发电机——非设计点性能 234

5.26.1 频率、功率输出和电流 234

5.26.2 效率 234

6 设计点性能和发动机概念设计 275

6.0 引言 275

6.1 设计点和非设计点性能计算 275

6.1.1 发动机设计点和设计点性能计算 275

6.1.2 非设计点性能计算 276

6.2 设计点性能参数 276

6.2.1 发动机性能参数 276

6.2.2 循环设计参数 278

6.2.3 部件性能参数 279

6.2.4 机械设计参数 279

6.2.5 寿命参数 279

6.2.6 燃料类型 280

6.3 设计点计算与设计参数曲线图 280

6.3.1 计算 280

6.3.2 设计点性能曲线 280

6.3.3 换算参数 280

6.4 部件和发动机的线性缩放 281

6.5 设计点的敏感性 281

6.6 通用设计点性能曲线图的基本规则 281

6.7 开式轴功率循环：通用设计点性能曲线图和敏感性 282

6.7.1 简单循环 283

6.7.2 回热循环 284

6.7.3 间冷循环 285

6.7.4 间冷回热循环 285

6.7.5 联合循环 286

6.8 热电联供：通用设计点曲线和敏感性 286

6.9 闭式循环：通用设计点曲线和敏感性 287

6.10 航空发动机轴功率循环：通用设计点曲线和敏感性 287

6.11 航空发动机推力循环：通用设计点曲线和敏感性 288

6.11.1 涡轮喷气发动机 289

6.11.2 涡轮风扇发动机 289

6.11.3 冲压发动机 291

6.12 发动机概念设计流程 291

6.12.1 需求报告 291

6.12.2 “首轮”设计点 292

6.12.3 “首轮”气动热力部件设计 292

6.12.4 设计点计算和气动热力部件设计迭代 293

6.12.5 发动机总体布局 293

6.12.6 非设计点性能 293

6.12.7 性能、气动热力和机械设计调研 293

6.12.8 基本起动和慢车以上瞬态性能评估 293

6.12.9 迭代 294

6.13 设定目标性能水平的裕度要求 294

6.13.1 最低性能发动机 294

6.13.2 与设计和研发计划的差距 294

6.13.1 增长潜力 295

6.13.4 发动机性能衰退 295

6.13.5 安装损失 295

7 非设计点性能 362

7.0 引言 362

7.1 通用的非设计点特性 362

7.1.1 单轴涡轴发动机 363

7.1.2 带自由动力涡轮的单轴燃气发生器涡轴发动机 364

7.1.3 带自由动力涡轮的单轴燃气发生器回热涡轴发动机 365

7.1.4 带自由动力涡轮的双轴燃气发生器涡轴发动机 366

7.1.5 间冷回热涡轴发动机 367

7.1.6 单轴涡喷发动机 368

7.1.7 双轴涡扇发动机，亚声速工况 368

7.1.8 超声速涡喷或涡扇发动机 370

7.1.9 冲压发动机 370

7.2 非设计点性能模拟——方法 370

7.2.1 串行嵌套循环与矩阵迭代法 371

7.2.2 气体性质 371

7.3 非设计点模拟——流程图和算例 372

7.3.1 单轴涡轴发动机 372

7.3.2 带自由动力涡轮的单轴燃气发生器涡轴发动机 373

7.3.3 带自由动力涡轮的单轴燃气发生器回热涡轴发动机 374

7.3.4 带自由动力涡轮的双轴燃气发生器涡轴发动机 375

7.3.5 间冷回热涡轴发动机 375

7.3.6 亚声速单轴涡喷发动机 377

7.3.7 亚声速双轴涡扇发动机 377

7.3.8 超声速涡喷或涡扇发动机 378

7.3.9 冲压发动机 379

7.3.10 部件 380

7.4 变几何构型：模拟和影响 384

7.4.1 可调进气道 384

7.4.2 可调静子叶片（VSVs） 384

7.4.3 放气阀（BOVs） 385

7.4.4 涡轮可调面积导叶（VANs） 385

7.4.5 可调推进喷管 385

7.4.6 随进口温度（T1）改变的几何尺寸 386

7.5 发动机的缩放和不同工质的影响 386

7.6 非设计点匹配：物理机理 386

7.6.1 部分工况功率或推力 386

7.6.2 单轴涡喷发动机 387

7.6.3 多轴发动机 387

7.6.4 核心机流量变化的影响 388

7.7 敏感性 389

7.8 功率等级和控制 389

7.8.1 标准定义 390

7.8.2 最大功率或推力 390

7.8.3 部分功率或推力 391

7.8.4 慢车 392

8 瞬态性能 418

8.0 引言 418

8.1 基本的瞬态机理 418

8.1.1 涡喷与涡扇发动机 418

8.1.2 带自由动力涡轮轴功率发动机 418

8.1.3 单转子轴功率发动机 419

8.2 瞬态机动过程 419

8.2.1 急加速和急减速 419

8.2.2 慢加速和慢减速 422

8.2.3 遭遇加速（Bodie操作） 422

8.2.4 冷起动加速 422

8.2.5 轴断裂 423

8.2.6 紧急停车 423

8.2.7 甩负荷或螺旋桨出水 423

8.2.8 吞鸟或吞水 424

8.3 发动机加速和减速要求 424

8.3.1 发电 424

8.3.2 油气输送 425

8.3.3 机动车辆 425

8.3.4 船舶 425

8.3.5 民用飞机 426

8.3.6 军用飞机 426

8.3.7 直升机 426

8.3.8 冲压推进航空器 427

8.4 瞬态性能现象 427

8.4.1 热浸 427

8.4.2 容积效应 427

8.4.3 叶尖间隙变化 427

8.4.4 多级部件内的热传递 428

8.4.5 燃烧延迟 428

8.4.6 控制系统延迟与滞后 428

8.5 可操作性问题 428

8.5.1 瞬态工作线偏移 428

8.5.2 瞬态现象对工作线偏移的影响 429

8.5.3 燃烧室稳定性 429

8.5.4 降转 430

8.6 喘振、旋转失速和锁定失速——现象和检测 430

8.6.1 喘振 430

8.6.2 旋转失速 432

8.6.3 锁定失速 432

8.7 喘振裕度要求和喘振裕度叠加 432

8.7.1 喘振裕度叠加 433

8.7.2 典型的喘振裕度要求 433

8.8 参数组与瞬态性能 434

8.9 缩放参数组与瞬态性能 434

8.10 瞬态过程的控制策略 434

8.10.1 数字控制器 434

8.10.2 燃油控制调节计划的要求 435

8.10.3 换算燃油流量与换算转速关系 435

8.10.4 转速换算变化率与换算转速关系 437

8.10.5 变几何调节计划 438

8.11 瞬态性能和控制模型 438

8.11.1 热力学匹配瞬态性能和控制模型 439

8.11.2 实时瞬态性能模型 441

8.11.3 实时气动热力瞬态性能模型 442

8.11.4 实时传递函数瞬态性能模型 444

8.11.5 实时集总参数瞬态性能模型 444

8.11.6 瞬态现象建模 444

9 起动 450

9.0 引言 450

9.1 基本起动过程 450

9.1.1 起动的各个阶段 450

9.1.2 冷运转 453

9.1.3 吹扫 454

9.1.4 着火——点火和联焰 454

9.1.5 加速至慢车 455

9.2 主要发动机类型及其应用的起动过程 456

9.2.1 发电 456

9.2.2 油气输送 456

9.2.3 船舶发动机 456

9.2.4 机动车辆发动机 456

9.2.5 热交换器发动机 456

9.2.6 有人驾驶航空器推力发动机 457

9.2.7 航空涡桨与涡轴发动机 458

9.2.8 亚声速导弹，无人机或遥控飞行器 458

9.2.9 冲压发动机 458

9.3 发动机的起动要求 459

9.3.1 发电 459

9.3.2 油气输送 459

9.3.3 机动车辆燃气轮机 460

9.3.4 船舶发动机 460

9.3.5 有人驾驶航空器推力发动机 460

9.3.6 有人驾驶航空涡桨和涡轴发动机 460

9.3.7 亚声速导弹，无人机或遥控飞行器 460

9.3.8 使用冲压发动机的超声速导弹 461

9.4 环境温度和压力的影响 461

9.4.1 冷天 461

9.4.2 热天 462

9.4.3 环境压力 462

9.5 可操作性 462

9.5.1 旋转失速 462

9.5.2 燃烧室点火和联焰 463

9.5.3 悬挂 463

9.6 起动和参数组 463

9.7 起动过程的控制策略 464

9.8 起动系统的类型及其选取 465

9.8.1 空气涡轮 465

9.8.2 电池和电动机 466

9.8.3 液压马达 467

9.8.4 冲击 467

9.8.5 起动机功率的确定 468

9.9 起动及控制模型 468

9.9.1 外延模型 468

9.9.2 热力学匹配模型 469

9.9.3 实时模型 470

10 风车 475

10.0 引言 475

10.1 涡喷发动机的风车状态 475

10.1.1 涡喷发动机风车过程 475

10.1.2 自由风车状态的燃烧室进口条件 477

10.1.3 自由风车状态的阻力 477

10.1.4 自由风车状态的转速 478

10.1.5 客户功率提取和锁定转子的条件 478

10.2 涡扇发动机的风车状态 478

10.2.1 涡扇发动机的风车过程 478

10.2.2 燃烧室进口条件 478

10.2.3 风车阻力 479

10.2.4 转速 479

10.2.5 客户功率提取 479

10.3 涡桨发动机的风车状态 479

10.3.1 单转子涡桨发动机的风车过程 479

10.3.2 带自由动力涡轮涡桨发动机的风车过程 480

10.4 工业燃气轮机的风车状态 481

10.5 船舶燃气轮机的风车状态 481

10.6 环境条件的影响 481

10.7 发动机缩放 482

10.8 风车试验 482

10.9 风车状态计算机建模 482

11 发动机性能试验 492

11.0 引言 492

11.1 发动机试车台的类型 492

11.1.1 露天海平面推力试车台 493

11.1.2 室内海平面推力试车台 493

11.1.3 室内海平面涡轮轴发动机燃气发生器试车台 495

11.1.4 室内海平面轴功率试车台 495

11.1.5 高空试车台（ATF） 497

11.1.6 飞行试验台 497

11.2 测试方法和测试仪表 498

11.2.1 压力 499

11.2.2 温度 503

11.2.3 液态燃料的能量流量 506

11.2.4 气体燃料的能量流量 508

11.2.5 空气的质量流量 509

11.2.6 喷入的蒸汽流量 511

11.2.7 推力 511

11.2.8 轴转速 512

11.2.9 发动机输出轴扭矩和功率 512

11.2.10 湿度 513

11.2.11 几何参数 513

11.3 试车台的校准 514

11.3.1 黄金标准试车台的校准 514

11.3.2 试车台交叉校准的步骤 515

11.3.3 试车台审核 515

11.4 稳态研发试验 516

11.4.1 特定的性能试验 516

11.4.2 风车 516

11.4.3 发动机部件研发的支持 516

11.4.4 耐久性试验和取证试验 518

11.5 瞬态研发试验 518

11.5.1 瞬态动作 518

11.5.2 喘振线的测量 519

11.5.3 控制器和发动机可操作性试验 519

11.5.4 起动试验 519

11.5.5 发动机故障调查 520

11.6 应用试验 520

11.7 产品交付 521

11.7.1 产品交付试验 521

11.7.2 验收准则 521

11.7.3 发动机性能趋势 521

11.8 试验数据分析 523

11.8.1 试验数据分析步骤 523

11.8.2 初步误差检测和数据平均 523

11.8.3 试车台分析（TBA）计算 524

11.8.4 不确定度分析 525

11.8.5 试验结果与期望值的比较 526

11.8.6 发动机部件性能的评估 526

11.8.7 瞬态数据 527

12 水的影响——液态水、水蒸气和冰 538

12.0 引言 538

12.1 气体性质 538

12.1.1 气体性质的变化 539

12.1.2 对部件性能的影响 539

12.2 湿度 539

12.2.1 说明 539

12.2.2 对发动机性能的影响 540

12.3 喷水 540

12.3.1 说明 540

12.3.2 对发动机性能的影响 542

12.3.3 可操作性和控制理念 544

12.3.4 高注水流量燃烧室的发动机特殊设计 545

12.4 喷蒸汽 545

12.4.1 说明 545

12.4.2 对发动机性能的影响 546

12.4.3 可操作性和控制理念 546

12.4.4 高蒸汽流量燃烧室的发动机特殊设计 546

12.5 冷凝 547

12.5.1 说明 547

12.5.2 对发动机性能的影响 547

12.6 吞雨与吞冰 548

12.6.1 说明——吞雨 548

12.6.2 说明——吞冰雹 549

12.6.3 对发动机性能的影响 549

12.7 水的热力学性能 549

12.8 燃气轮机性能建模和试验数据分析 551

12.8.1 冰及其融化 552

12.8.2 液态水及其蒸发 552

12.8.3 喷蒸汽 552

12.8.4 掺混与热平衡 553

12.8.5 气体性质 553

12.8.6 部件特性图 553

12.8.7 试验数据 554

13 燃料、滑油的特性及其影响 561

13.0 引言 561

13.1 燃烧过程及燃气轮机燃料种类 561

13.1.1 燃烧过程 561

13.1.2 直接点火和间接点火 562

13.1.3 煤油 562

13.1.4 柴油 562

13.1.5 天然气 563

13.1.6 其他燃料 563

13.2 供性能计算的燃料关键性质数据库 564

13.2.1 质量基准或体积基准的热值或发热量 564

13.2.2 密度和比重 565

13.2.3 动力黏度和运动黏度 565

13.2.4 燃料的热容 566

13.2.5 燃烧产物的定压热容 566

13.2.6 燃烧温升 566

13.3 主要燃料种类合成敏感性 566

13.3.1 煤油到柴油 567

13.3.2 液体燃料到天然气 567

13.4 滑油种类及关键性质数据库 567

13.4.1 滑油种类 567

13.4.2 密度 568

13.4.3 运动黏度和动力黏度 568

14 在役产品发动机的性能 574

14.0 引言 574

14.1 测试仪表和试验的数据分析 574

14.1.1 测试仪表 574

14.1.2 在役性能数据分析 575

14.2 在役发动机的常见性能问题 575

14.2.1 外场性能验收试验 575

14.2.2 性能衰退 575

14.2.3 在役发动机问题和故障诊断 576

14.2.4 在役产品设计修改 576

14.2.5 排放试验 576

14.3 健康监控 576

14.3.1 可靠性和可用性 577

14.3.2 健康监视系统 577

14.3.3 趋势图 577

14.3.4 性能诊断技术 578

14.3.5 其他发动机测量参数的使用 579

14.3.6 已用寿命计算 580

14.4 其他服务 580

14.4.1 训练模拟器 580

14.4.2 机队管理 581

15 燃气涡轮发动机的性能与经济性 582

15.0 引言 582

15.1 燃气涡轮发动机项目的商业案例 582

15.1.1 会计术语 583

15.1.2 货币的时间价值 583

15.1.3 商业案例输出 584

15.1.4 运营商商业案例输入 584

15.1.5 制造商商业案例输入 585

15.2 商业案例与性能模型结合 586

15.2.1 运营商 586

15.2.2 制造商 586

15.3 使用服役模型的运营计划 587

15.3.1 利用运营商商业案例模型模拟设备服役 587

15.3.2 动力设备模型 587

15.4 商业案例的敏感性 588

15.5 产品研制模型敏感性 588

附录A 发动机截面编号和符号名称 592

附录B 单位换算 601

索引 610

发动机制造商和用户商家索引 619